1. Кіріспе Пәннің мақсаты мен мазмұны Кристалдардың құрылымы
жүктеу/скачать 1,81 Mb.
|
357434-1
Есептер жиынтығы, биоинфо Асыл, Джексон Эндрю
|
Тақырып 1. "Заттар мен материалдардың құрылымын зерттеу әдістемесі" пәнінің маңызы 1. Кіріспе 2. Пәннің мақсаты мен мазмұны 3.Кристалдардың құрылымы Біздің айналамыздағы әлемде кристалдық күйдегі көптеген заттар бар, олар әртүрлі ішкі құрылымдармен де, олардың құрамына кіретін атомдардың табиғатымен де анықталған көптеген әртүрлі қасиеттерге ие. Кем дегенде кейбір қасиеттерге қатысты барлық кристалдар анизотропты, яғни олардың қасиеттері кристаллдағы бағытқа байланысты. Кристалды қатты заттар жеке жалғыз кристалдар — монокристалдар — және поликристалдар түрінде кездеседі, олар кездейсоқ бағдарланған ұсақ кристалдардың — кристалдардың кластерлері немесе дәндер деп те аталады. Нақты бір кристалдар, микроскопиялық және рентгендік құрылымдық зерттеулер көрсеткендей, өте жақсы құрылымға ие емес. Әдетте олар мозаикалық құрылымға ие. Бұл жағдайда бүкіл монокристал Мозаика деп аталатын блоктарға бөлінеді, өлшемі шамамен 10-6 М.Мозаика блоктары бір-біріне қатысты аздап бағытталған. Қалыпты блоктардың жазықтықтарына максималды бағыттау бұрышы әр түрлі монокристалдар үшін 10 – 15" – тен 10-15' - ке дейін. Поликристалдарда кристаллиттер көбінесе құрылымы бойынша монокристалдарға өте жақын, мысалы, қайта кристалданған металл кристалдары. Сондай-ақ, кристаллиттер мозаикалық блоктарға бөлінеді, олардың өлшемдері шамамен 10-6 М.әрбір мозаикалық блок өте жақсы құрылымға ие, бірақ блоктар бір қатарда орналаспайды, бірақ бірнеше минуттан бірнеше градусқа дейін бұрыштарға бір-біріне қатысты бұрылады. Кристалды заттардың құрылымының ерекшелігі-атомдардың (молекулалардың) өзара орналасуында орташа атомаралық қашықтыққа қарағанда үлкен қашықтықта корреляцияның болуы. Мұндай корреляция атомдардың өзара әрекеттесуі кезінде пайда болатын және электронды мембраналардың белгілі бір құрылымы бар көптеген күштердің немесе процестердің тепе-теңдігіне байланысты. Осындай тепе-теңдік жағдайында атомдар (молекулалар) берілген кристалға тән симметриялы үлгіні құрайтын электрондық қабат орналасады. Кристалдар-бұл олардың құрамдас бөліктері (атомдар, молекулалар) геометриялық тұрақты кристалды құрылымды құрайтын қатаң геометриялық структурамен орналасқан заттар. Әрбір кристалды зат өзінің атомдық құрылымында басқа кристалды заттардан ерекшеленеді. Құрылымның заңдылықтары мен симметриясына байланысты кристалдар біртекті және анизотропты болады. Құрылымдық кристаллографияда белгілі бір мағына бір немесе әртүрлі сорттардың бөлшектерінен кристалдың дискретті құрылымын ескеретін біртектілік ұғымына енеді. Кристалл біртекті деп аталады, егер оның ішінде алынған кез-келген нүкте үшін біріншісіне ұқсас және одан белгілі бір қашықтықта орналасқан нүкте болса. Бейорганикалық заттардың кристалдары үшін, эксперименттерден көрініп тұрғандай, бұл қашықтық шамамен бірнеше нанометрді құрайды. Бастапқы кез-келген атоммен байланысты емес кез-келген нүкте болуы мүмкін екенін атап өтеміз. Біртектіліктің анықтамасына сүйене отырып және атомдық дискретті құрылымды ескере отырып, бастапқы, еркін таңдалған нүктемен байланысты бірдей нүктелер (бұдан әрі біз оларды түйіндер деп атаймыз) үш планеталық емес векторлармен, олардың аудармаларымен байланысып, кристалдың бүкіл кеңістігін қамтитын үш өлшемді периодты тор құрайтындығын көрсетуге болады. Сондықтан Тор деп аталды, өйткені кристалдың бірдей нүктелерін суретте көрсетілгендей түзу сызықтардан үш өлшемді тормен қосуға болады. 1.1. .Кристалл құрылымы мен кеңістіктік тор ұғымдарын ажырату керек. Кристалл құрылымы-бұл физикалық шындық. Кристалдың құрылымы туралы айтқанда, олар Кристалл кеңістігіндегі бөлшектердің нақты орналасуын (мысалы, атомдар массасының орталықтары) білдіреді. Негізгі рөлі бірдей нүктелердің көбеюіне дейін азайтылатын кеңістіктік тор міндетті түрде материалдық емес, тек Кристалл құрылымының симметрия заңдылықтарын анықтауға көмектесетін геометриялық құрылыс болып табылады. Торды мезгіл — мезгіл қайталанатын және элементар параллелепипедтің кеңістігі-элементар ұяшық арқылы сипаттауға болады (суреттегі O, A, B, C, D, E, F, G. 1.1). үш планеталық емес векторларға немесе А, B, C бірліктік аудармаларына салынған, оларды жалпы алғанда сансыз жолдармен таңдауға болады (сурет. 1.2). Трансляциялар тордың кез-келген нүктесіне емес, бүкіл торға әсер етеді. Үш аударма векторының басталуымен кез-келген нүктені таңдауға болады. Егер сілтеменің басы үшін түйін таңдалса, онда формуладан кез-келген басқа тор түйінінің R радиус векторын анықтауға болады R = ma + nb + pc, (1.1) мұндағы m, n, p-Бұл әдетте жасуша жиектерінің фракцияларында көрсетілген және берілген түйіннің индекстері деп аталатын сандар. Үш индекстің жиынтығы әдетте Қос квадрат жақшаға жазылады N түйіннің символы деп аталады. Жалпы жағдайда бірлік ұяшық-Бұл A, b, C жиектері және α(=(bc)), β(=(ca)) және γ(=(ab) бұрыштары бар қиғаш параллелепипед (сурет. 1.3).Көрсетілген алты мән тордың параметрлері деп аталады. Бірлік ұяшықтың мөлшерін анықтайтын A, b және C параметрлері көбінесе тұрақты тор деп аталады. A, b және C қысқа таратылымдарына негізделген қарапайым параллелепипед-негізгі параллелепипед, торлар. Мұндай параллелепипедтің ішінде немесе бетінде ешқандай қосымша түйіндер болмайды, шыңдардан басқа, оны қарабайыр немесе қарабайыр бірлік ұяшық деп атайды. Негізгі Элементарлық параллелепипедтің көлеміне тордың бір түйіні келеді. Шын мәнінде, параллелепипедтің жоғарғы жағында орналасқан әр адам бір уақытта сегіз параллелепипедке жатады, яғни бұл түйін әр параллелепипедке 1/8 тиесілі. Параллелепипедтің сегіз шыңы бар, ол толығымен 8x1/8=1 Түйініне ие. Жоғарыда біз бірлік ұяшығын таңдаудың әртүрлі жолдары бар деп айттық (суретті қараңыз. 1.2), бұл дегеніміз, біз бірлік ұяшықты таңдай аламыз, сондықтан оның көлемі негізгі бірлік ұяшықтың көлеміне тең болады, және бұл көлем тордың бір түйінін құрайды, дегенмен бұл жағдайда аудармалар ең қысқа емес. Мәселен, мысалы, күріш. 1.2 1 ұяшық ең қысқа А және В таратылымдарына негізделген, ал 2, 3 және 4 ұяшықтарда тек бір ең қысқа b таратылымы, таратылым және енді ең қысқа емес. 2, 3, 4 ұяшықтардың аудандары негізгі I ұяшықтың ауданына бірдей және тең (барлық параллелограммдардың биіктігі бірдей және іргелес түйін қатарлары арасындағы қашықтыққа тең). Ұқсас жағдай, қарапайым параллелепипедті таңдағанда да оңай көрінеді. Осылайша, примитивность қасиеті (бірлік ұяшықтың көлеміне бір түйіннің болуы) негізгі бірлік ұяшық сансыз басқалармен бөлінеді. Қарапайым ұяшықты р әрпімен белгілеу әдеттегідей. Кейде қарапайым ұяшықты қарабайыр емес, үлкен көлемді таңдаған жөн. Бұл қарабайыр параллелепипедтің бұрыштық болуы мүмкін екендігіне байланысты және есептеулер, мысалы, Кристалл құрылымын анықтаған кезде, бұрыштық координаттар жүйесінде емес (бірлік ұяшығының шеттері, әдетте, координаталар осі ретінде қабылданады), бірақ тікбұрышты жүйеде жасау әрқашан ыңғайлы. Тікбұрышты координаттар жүйесінде таңдалған ұяшықтың қарапайымнан айырмашылығы, шыңдардағы түйіндерден басқа, қосымша түйіндер болуы керек, ал мұндай ұяшықтың көлемі қарабайыр көлемнен үлкен болуы керек. Күрделі ұяшық түйіндердің координаттарымен сипатталады. Бірлік ұяшыққа келетін түйіндердің координаттарының жиынтығы жасуша негізі деп аталады. Әдетте күрделі бірлік ұяшық қосымша түйіндер бет орталықтарында немесе көлемнің ортасында болатындай етіп таңдалады. Төменде ең көп таралған күрделі ұяшықтардың тізімі берілген. Көлемдік-центрлік ұяшық (сурет. 1.4). J ұяшығында қосымша түйін дене диагональдарының қиылысында орналасқан (в түйіні). Мұндай ұяшыққа екі түйін келеді: координаталары бар ұяшықтың жоғарғы жағындағы а түйіні [[000]] және ұяшықтың ортасында орналасқан В түйіні толығымен ұяшыққа жатады және координаттары бар [[ ½ ½ ]]. Координаттар ұяшықтың тиісті кезеңінің—½, ½b, ½c фракцияларында берілген. Ұяшықтар базисы: [[000]]; [[ ½ ½ ½ ]]. Ұяшықтың көлемі бойынша центрленгенін атап өту үшін мұндай ұяшықты J – ұяшық деп атауға келісті. Базоцентрлік ұяшық-бұл негіз центрленген ұяшық (сурет. 1.5). Мұндай ұяшықты с осіне перпендикуляр беттің центрленгенін көрсету үшін С ұяшығы деп те атайды, базоцентрленген ұяшыққа екі түйін келеді: А – координаталары бар шыңда [[000]] және В түйіні координаталары бар С бетінде [[½ ½ 0]]. В түйінінің тек жартысына жататынын көру оңай, өйткені екінші жартысы көрші ұяшыққа жатады. Бірақ ұяшықта екі бет болғандықтан, ұяшық шекарада орналасқан 2x1/2=1 түйінге жатады. Ұяшықтар базисы: [[000]]; [[½ ½ 0]]. Бүйірлік жасуша (сурет. 1.6). Мұндай екі ұяшық болуы мүмкін: а – а осіне перпендикуляр бет центрленген кезде А — ұяшық, Ал в-ұяшық-в осіне перпендикуляр бет центрленеді (қосымша түйіндер тиісті беттердің орталықтарында орналасқан). Тағы да, мұндай ұяшықта екі түйін бар, олардың координаттары: а түйіні — [[000]] и узел В — [[½ 0 ½ ]] либо [[0 ½ ½ ]]. Бетке бағытталған немесе F ұяшығы (сурет. 1.7). Қосымша түйіндер бет орталықтарында орналасқан. Ұяшықта төрт түйін бар. Ұяшық негізі: [[000]]; [[0, ½ ½ ]]; [[ ½ 0 ½ ]]; [[ ½ ½ 0]]. жүктеу/скачать 1,81 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|